Después de una década observando algunas de las regiones más cálidas, densas y energéticas de nuestro universo, este pequeño pero poderoso telescopio espacial tiene mucha vida por delante.
El Nuclear Spectroscopic Telescope Array de la NASA (NuSTAR) cumple 10 años. Lanzado el 13 de junio de 2012, este telescopio espacial detecta luz de rayos X de alta energía y estudia algunos de los objetos y procesos más energéticos del universo, desde agujeros negros devorando gas caliente a los restos radiactivos de estrellas que explotaron. Estas son algunas de las formas en las que NuSTAR nos ha proporcionado una mirada al universo en rayos X durante la última década.
Detecciones de rayos X en el sistema solar
Los diferentes colores de la luz visible tienen diferentes longitudes de onda y diferentes energías; de manera similar, existe un rango de luz de rayos X (u ondas de luz con energías más altas) que los ojos humanos no pueden detectar. El NuSTAR detecta rayos X en el extremo superior del rango. No hay muchos objetos en nuestro sistema solar que emitan los rayos X que el NuSTAR puede detectar, pero el Sol sí: sus rayos X de alta energía provienen de microdestellos, o pequeños estallidos de partículas y luz en su superficie. Las observaciones del NuSTAR contribuyen a la obtención de información acerca de la formación de las llamaradas más grandes, que pueden causar daño a astronautas y satélites. Estos estudios también podrían ayudar a los científicos a explicar por qué la región exterior del Sol, la corona, es mucho más caliente que su superficie. Recientemente el NuSTAR también ha observado rayos X de alta energía provenientes de Júpiter, resolviendo el misterio de por qué no se detectaron en el pasado.
Créditos: NASA/JPL-Caltech/GSFC.
Dando visibilidad a Agujeros Negros
Los agujeros negros no emiten luz, pero algunos de los más grandes que conocemos están rodeados por discos de gas caliente que brillan en muchas longitudes de onda de luz diferentes. El NuSTAR puede mostrar a los científicos lo que sucede con el material más cercano al agujero negro, revelando cómo los agujeros negros producen destellos brillantes y chorros de gas caliente que se extienden miles de años luz en el espacio. La misión ha medido las variaciones de temperatura en los vientos de los agujeros negros que influyen en la formación de estrellas del resto de la galaxia. Recientemente, el Event Horizon Telescope (EHT) obtuvo las primeras imágenes directas de las sombras de los agujeros negros y el NuSTAR brindó apoyo. Junto con otros telescopios de la NASA, el NuSTAR escaneó agujeros negros en busca de destellos y cambios en el brillo que influyeran en la capacidad del EHT para obtener imágenes de la sombra que proyectan.
Uno de los mayores logros del NuSTAR en este campo fue realizar la primera medición inequívoca del giro de un agujero negro, realizado en colaboración con la misión XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea). El giro es el grado en que la intensa gravedad de un agujero negro deforma el espacio que lo rodea, y la medición ayudó a confirmar aspectos de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Encontrando agujeros negros ocultos
El NuSTAR ha identificado docenas de agujeros negros escondidos tras espesas nubes de gas y polvo. La luz visible normalmente no puede atravesar esas nubes, pero la luz de rayos X de alta energía observada por el NuSTAR sí puede. Esto permite que los científicos realicen una estimación del número total de agujeros negros en el universo. En los últimos años, los científicos han utilizado los datos del NuSTAR para descubrir cómo estos gigantes quedan rodeados por nubes tan espesas, cómo ese proceso influye en su desarrollo y cómo el oscurecimiento se relaciona con el impacto de un agujero negro en la galaxia circundante.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Revelando el poder de las estrellas 'no muertas'
El NuSTAR es una especie de cazador de zombis: es hábil para encontrar los cadáveres no muertos de las estrellas. Conocidas como estrellas de neutrones, estos cuerpos son densas semillas de material que quedan después de que una estrella masiva se quede sin combustible y colapse. Aunque las estrellas de neutrones suelen tener el tamaño de una gran ciudad, son tan densas que una cucharadita de una de ellas pesaría en la Tierra alrededor de mil millones de toneladas. Su densidad, combinada con sus poderosos campos magnéticos, hace que estos objetos sean extremadamente energéticos: una estrella de neutrones ubicada en la galaxia M82 emite la energía de 10 millones de soles.
Sin el NuSTAR, los científicos no habrían descubierto cuán energéticas pueden ser las estrellas de neutrones. Cuando se descubrió el objeto en M82, los investigadores pensaron que solo un agujero negro podría generar tanta energía en un área tan pequeña. El NuSTAR pudo confirmar la identidad real del objeto al detectar pulsaciones de la rotación de la estrella y, desde entonces, ha demostrado que muchas de estas fuentes de rayos X ultraluminosos, que antes se pensaba que eran agujeros negros son, en realidad, estrellas de neutrones. Saber cuánta energía pueden producir ha ayudado a los científicos a comprender mejor sus propiedades físicas, que son diferentes a todo lo que se encuentra en nuestro sistema solar.
Resolviendo los misterios de las supernovas
Durante su vida las estrellas son, en su mayoría, esféricas, pero las observaciones del NuSTAR han demostrado que cuando explotan como supernovas se convierten en un desastre asimétrico. El telescopio espacial resolvió un gran misterio en el estudio de las supernovas al mapear el material radiactivo resultante de dos explosiones estelares, rastreando la forma de los escombros y revelando en ambos casos desviaciones significativas de una forma esférica. Gracias a la visión en rayos X del NuSTAR, los astrónomos ya cuentan con indicios de lo que sucede en un entorno que sería prácticamente imposible de sondear directamente. Las observaciones del NuSTAR sugieren que las regiones internas de una estrella son extremadamente turbulentas en el momento de la detonación.
Más información sobre la misión
El NuSTAR se lanzó el 13 de junio de 2012. La investigadora principal de la misión es Fiona Harrison, presidenta de la División de Física, Matemáticas y Astronomía de Caltech, ubicado en Pasadena, California. La misión Small Explorer es administrada por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, en el sur de California, para la Science Mission Directorate de la NASA en Washington. NuSTAR se desarrolló en asociación con la Universidad Técnica Danesa (DTU) y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La parte óptica del telescopio fue construida por la Universidad de Columbia, el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y la DTU. La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo de datos oficial se encuentra en el High Energy Astrophysics Science Archive Research Center de la NASA. La ASI proporciona la estación terrena de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech administra el JPL para la NASA.
Edición: R. Castro.